第2章人机界面设计相关学科之人机工程学

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1、22.2人机工程学与认知心理学相比，人机工程学（Ergonomics）更多地从人本身和系统的角度出发，研究人机关系。它是人机界面学初期发展阶段的主要研究内容，并对人机界面学以后的发展产生了重大的影响。3人机工程学概念人机工程学，在美国有人称之为人类工程学（HumanEngineering）、人因工程学(HumanFactorsEngineering)，在欧洲有人称之为人类工效学（Ergonomics），日本称之为人间工学，其他国家大都引用西欧的名称。人机工程不同的命名充分体现了该学科是“人体科学”与“工程技术”的结合。它是一门综合性很强的边缘学科，其研

2、究领域是多方面的，可以说与国民经济的各个部门都有密切的关系4人机工程学定义和研究内容定义人机工程学是研究“人-机-环境”系统中人、机、环境三大要素之间的关系，为解决系统中的人的效能、健康问题提供理论与方法的科学。研究内容：研究人与机器之间的分工与配合；研究机具如何能更适合人的操作和使用，以提高人的工作效率，减轻人的疲劳和劳动强度；研究人机系统的工作环境对操作者的影响，用以改善工作环境；研究人机之间的界面，信息传递以及控制器和显示器的设计等等。52.2.1人机系统随着时代的发展、科技的进步，人机关系由人操作工具、人适应机器、机器适合于人，发展到了现代的人

3、机协调。人适应机器的能力是有一定限度的，人机关系进一步的解决办法是改善机器，让它适合于人的操作。6人机系统组成和人机系统基本框架人机系统包括人、机、人机之间的界面以及人机系统所处的环境如下图所示人子系统人机界面机子系统环境7人机系统组成人子系统包括感觉器官、中枢神经系统及运动器官三大部分;机子系统包括操作器（又名控制器）、机具本体及显示器三大部分;人机界面负责人机子系统之间的信息传递;环境是人机系统运行的外界条件。在进行人机界面设计时，不应单纯设计显示与控制，还必须站在系统的高度上，整体考虑人-机-环境系统，进行系统设计。8完整人机系统的六种功能这些功

4、能是连续进行的，是人机共同作用而实现的。l信息接收l信息加工l信息贮存l执行功能l信号反馈l输入与输出92.2.1.2人机比较与分工10s内能输出1.5kW,以0.15kW的输出能连续工作一天，并能作精细的调整具有与认知直接联系的高级检测能力，缺少标准，会出偏差，具有味觉、嗅觉、触觉空间自由度高，协调性好，可在三维空间进行多种运动具有特征抽取、综合、归纳、模式识别、联想、发明创造等高级思维能力及丰富的经验比较项目机的特性人的特性物理方面的功率能输出极大和极小的功率，但不能像人手那样精细地调整检测物理量检测范围广，可正确检测像电磁波这样人不易检测的物理量

5、操作在速度、精度、力度、操作范围、耐久性等方面比人优越，能处理液体、气体、粉状体等物信息处理能力在事先编程的情况下可进行高级、准确的数据处理，记忆准确、持久，调出速度快10比较项目机的特性人的特性易疲劳，需要适当休息、保健、娱乐，很难长时间保持紧张状态，不适应从事刺激小、单调乏味的作业容易出差错；如果有时间和精力，可以处理意外事件，自我维护力强单通道耗费能源小，但要吃饭，需要教育和训练，必须采取绝对的安全措施图形识别图形识别能力强耐久性、持续性、可维护性由成本决定；需维护保养，可进行单调的反复作业，不会疲劳可靠性由成本决定；对事先设计的作业有高可靠性，

6、对预料之外的事件无能为力。一个零件的损坏，可导致整机失灵；特性能保持不变通道能够进行多通道的复杂动作效率需外加功率；简单作业速度快、准确，新机械从设计、制造到运转需要时间；即使坏了也不要紧图形识别能力差成本需要购置费，运转、保养费；机械不使用仅失去机械本身的价值需要人工费用、工资等；如果发生意外，会危及生命112.2.1.3人机系统设计要求考虑的问题人机系统应该能满足以下要求：(1)达到预定的目的，完成预定的任务。(2)人机都能发挥各自的作用并协调一致地工作；(3)系统提供接收输入和完成输出的功能，并具备协调功能。(4)系统设计应考率环境因素影响，例如

7、厂房结构、工作场地布局、照明、温度、湿度、噪声等。(5)人机系统应充分适应人的特性，让人容易学习、操作、使用系统，充分发挥系统效能。12设计时应考虑的几个问题(1)为了满足系统设计目标必须提供什么输入和输出？(2)为产生系统输出需要什么操作？(3)人机之间的功能如何分工？(4)人要完成操作需要什么样的训练和技能？构成的人机系统需要提供哪些方法帮助人接受训练和获得技能？(5)需要系统完成的任务能否与人的能力相容？要避免人在过负荷状态下的操作；(6)人要完成作业需要什么样的设备接口？这是考虑人的因素的最重要的问题。(7)人机子系统工作能否协调？是相互帮助还

8、是相互妨碍？132.2.1.4人机系统设计步骤(1)需求分析阶段明确目标，即用户是“谁”，人机